内容正文:
专题01菱形的性质与判定 暑假预习讲义
(北师大版◆新教材)
✺知识框架
1.基本概念:菱形的定义、与平行四边形的从属关系
2.图形性质:继承平行四边形通用性质 + 菱形专属边角、对角线、对称性质
3.判定定理:定义法、四边相等判定、对角线垂直判定(三类必考判定)
4.计算应用:菱形周长、两种面积计算公式及几何推论
5.实战应用:几何线段与角度计算、菱形证明、解题方法运用
✅本节知识层层递进、体系完整:以菱形定义为基础,明确其属于特殊平行四边形;系统学习菱形的通用性质与专属特殊性质,
掌握周长、面积核心计算公式;熟练掌握三种菱形判定定理及适用场景;最终运用性质与判定,解决线段角度计算、菱形证明等几何基础题型。
✺学习目标:
1.知识理解:理解菱形的定义,明晰菱形与平行四边形的从属关系;熟练掌握菱形的性质定理与判定定理,熟记周长、面积计算公式,理清定理之间的内在联系。
2.技能运用:能规范书写几何推理语言,熟练运用菱形性质进行边长、角度、周长、面积的计算;能根据题干条件灵活选择判定方法,完成菱形的证明题型。
3.思维素养:通过类比平行四边形学习菱形,体会类比、转化的数学思想;能够区分菱形性质与判定的使用场景,培养严谨的几何逻辑推理能力,为后续特殊四边形学习奠基。
✺题型归纳:
题型1.利用菱形的性质求角度
题型2.利用菱形的性质求线段长
题型3.利用菱形的性质求面积
题型4.利用菱形的性质证明
题型5.添一个条件使四边形是菱形
题型6.证明四边形是菱形
题型7.根据菱形的性质与判定求角度
题型8.根据菱形的性质与判定求线段长
题型9.根据菱形的性质与判定求面积
题型10.巩固测试
✺知识◆清单
知识点一、菱形的定义
定义:有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形。
必备条件:① 平行四边形;② 一组邻边相等。
几何语言:∵ 四边形ABCD是平行四边形,AB=AD,∴ 四边形ABCD是菱形。
★核心结论:菱形是特殊平行四边形,继承平行四边形所有性质,同时具备专属特殊性质。
知识点二、菱形的性质
✅菱形属于特殊平行四边形,因此既具备平行四边形的全部通用性质,又拥有自身独有的特殊性质,具体分类如下:
1.通用性质(继承平行四边形)
边:对边平行且相等;
角:对角相等,邻角互补;
对角线:对角线互相平分;
对称性:属于中心对称图形,对称中心为对角线的交点。
2.菱形独有性质
边的性质:菱形的四条边全部相等。
几何语言:∵ 四边形ABCD是菱形,∴ AB=BC=CD=DA。
对角线性质:菱形的对角线互相垂直,且每一条对角线平分一组对角。
几何语言:∵ 四边形ABCD是菱形,对角线AC、BD交于点O,∴ AC⊥BD,AC平分∠BAD、∠BCD,BD平分∠ABC、∠ADC。
3.对称性质:菱形是轴对称图形,有2条对称轴,为两条对角线所在的直线。
4.菱形公式与几何推论
周长公式:C=4a(a为菱形边长);
面积公式:① 通用公式:底×高;② 专属公式:S=AC﹡BD(对角线乘积的一半);
几何推论:菱形对角线将图形分成四个全等的直角三角形,可结合勾股定理求解边长、对角线长度。
知识点三、菱形的判定
判定方法一:定义法(平行四边形基础)
内容:有一组邻边相等的平行四边形是菱形。
几何语言:∵ 四边形ABCD是平行四边形,AB=AD,∴ 四边形ABCD是菱形。 适用条件:已知或已证四边形为平行四边形,只需证明一组邻边相等即可。
判定方法二:边判定(直接判定四边形)
内容:四条边都相等的四边形是菱形。
几何语言:∵ AB=BC=CD=DA,∴ 四边形ABCD是菱形。
适用条件:无需证明对边平行,满足四边相等可直接判定菱形。
判定方法三:对角线判定(平行四边形基础)
内容:对角线互相垂直的平行四边形是菱形。
几何语言:∵ 四边形ABCD是平行四边形,AC⊥BD,∴ 四边形ABCD是菱形。 适用条件:必须以平行四边形为前提,对角线互相垂直的普通四边形不是菱形。
知识点四、菱形性质与判定的核心区别
◆性质与判定是几何解题的核心依据,二者逻辑相反、用途不同,具体区别如下:
1.菱形性质(由形推条件):已知图形是菱形,推出边、角、对角线的位置与数量关系,主要用于边长、角度、面积等计算题。
2.菱形判定(由条件证形):已知边、对角线的数量和位置条件,证明四边形为菱形,主要用于几何证明题。
✺题型◆精讲
题型1.利用菱形的性质求角度
1.如图,已知、是菱形的对角线,,那么是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据菱形的性质得出,,,确定,得出,再由菱形的性质求解即可.
【详解】:解:∵菱形,,
∴,,,
∴,
∴,
∵菱形,
∴.
2.在菱形中,对角线相交于点O,点P是上一点,连接,若,,则__________°.
【答案】或/或
【分析】根据菱形的性质得出对角线平分对角和角之间的关系解答.
【详解】解:如图所示:
四边形是菱形,,,
,,,
,,
,
,
当在位置时,,
综上所述,为或,
故答案为:或.
【点睛】此题考查菱形的性质,解题的关键是根据菱形的对角线平分对角解答.
3.如图,是菱形的对角线.
(1)请用直尺和圆规作的垂直平分线,垂足为点,交于点;(不要求写作法,保留作图痕迹)
(2)在(1)的条件下,连接,若,求的度数.
【答案】(1)见解析;(2)45°
【分析】(1)利用基本作图作EF垂直平分AB;
(2)利用菱形的性质得AD∥BC,∠ABD=∠CBD=75°,则∠ABC=150°,再利用平行线的性质得∠A=180°-∠ABC=180°-150°=30°,接着根据线段垂直平分线的性质得AF=BF,则∠A=∠FBA=30°,然后计算∠ABD-∠FBA即可.
【详解】(1)如图,EF为所作;
(2)∵四边形ABCD是菱形,
∴AD∥BC,∠ABD=∠CBD=75°,
∴∠ABC=150°,
∵AD∥BC,
∴∠A=180°-∠ABC=180°-150°=30°,
∵EF垂直平分AB,
∴AF=BF,
∴∠A=∠FBA=30°,
∴∠DBF=∠ABD-∠FBA=75°-30°=45°.
【点睛】本题考查了作图-基本作图,线段的垂直平分线的性质,菱形的性质等知识,解题时注意:线段垂直平分线上任意一点,到线段两端点的距离相等.
题型2.利用菱形的性质求线段长
1.如图,菱形中,对角线,相交于点,若,,则的长是( )
A.16 B.14 C.8 D.6
【答案】A
【分析】先根据菱形的对角线互相垂直平分求出的长度,再在中利用勾股定理求出,最后根据对角线互相平分得到的长.
【详解】解:∵四边形是菱形,
∴,,,
∵,
∴,
∵,,
∴,
∴.
2.如图,菱形的对角线,相交于点O,点E是边的中点,若,则的长为_______.
【答案】12
【分析】先根据菱形的性质可得,再根据三角形中位线定理即可得.
【详解】解:四边形是菱形,
,
点 是边 的中点,
是的中位线,
.
3.如图,菱形花坛的边长为,,沿着菱形花坛的对角线修建了两条小路,,求两条小路,的长度.
【答案】,
【分析】本题考查了菱形的性质,等边三角形的判定与性质,勾股定理,正确掌握相关性质内容是解题的关键.先根据菱形的性质得,结合,证明是等边三角形,故,运用勾股定理列式计算得,即可作答.
【详解】解:记对角线的交点为点O,如图所示:
∵四边形是菱形,
∴,
∵菱形花坛的边长为,
∴,
∵,
∴是等边三角形,
∴,
则,
在中,
∴.
题型3.利用菱形的性质求面积
1.中国结寓意团圆、美满,以独特的东方神韵体现中国人民的智慧和深厚的文化底蕴.小陶家有一个菱形中国结装饰,测得,,则该菱形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据菱形的面积为对角线乘积的一半即可求解.
【详解】解:根据题意可知,四边形为菱形,且,,
∴该菱形的面积.
2.某校举行风筝节活动,小明做了一个菱形风筝,他用两个木条沿着菱形的对角线做支架.经测量两条木条的长为和,则这个风筝的面积是________
【答案】24
【分析】菱形的面积等于两条对角线长度乘积的一半,代入已知数据计算即可.
【详解】解:∵该风筝为菱形,两条对角线长分别为和,
∴这个风筝的面积为:.
3.如图,在中,.
(1)求作菱形(要求:尺规作图,保留作图痕迹,不写作法);
(2)在(1)的条件下,若,,求菱形的面积.
【答案】(1)如图,菱形即为所求.
(2)
【分析】(1)分别以点、为圆心,为半径画弧,两弧交于点,连接、,菱形即为所求;
(2)连接,交于,根据菱形的性质得出,,,利用勾股定理求出,进而求出,利用菱形的面积公式即可得出答案.
【详解】(1)解:略
(2)解:如图,连接,交于,
∵四边形是菱形,,
∴,,,
∵,
∴,
∴,
∴菱形的面积为.
题型4.利用菱形的性质证明
1.下列选项中,菱形一定具有的性质是( )
A.四个内角都相等 B.对角线互相垂直
C.至少有一个内角是 D.对角线相等
【答案】B
【分析】本题考查菱形的性质,根据菱形的性质,进行判断即可.
【详解】解:菱形的对角相等,对角线互相垂直且平分,四条边都相等;
故选B.
2.如图,在菱形中,过点作,交对角线于点,若,则点到的距离是__________.
【答案】.
【分析】直接利用菱形的性质结合全等三角形的判定与性质得出 AE = CE ,即可得出答案.
【详解】
如图所示:连接 EC,
∵四边形ABCD 是菱形,
∴BD 平分∠ABC , AB = BC ,
在△ABE 和△CBE中,
,
∴△ABE≌△CBE ( SAS ),
∴∠BAE =∠BCE =90°,
则 AE = CE =.
故答案为:.
【点睛】此题主要考查了菱形的性质以及全等三角形的判定与性质,正确得出△ABE≌△CBE 是解题关键.
3.已知:如图,四边形ABCD是菱形,,,E、F分别为垂足,求证:.
【答案】见解析
【分析】由菱形的性质及两个垂直条件,可证得,则可得BE=DF,从而易得EC=FC.
【详解】证明:因为四边形ABCD是菱形,
所以AB=BC=CD=DA,,
因为,,
所以,
在和中,
,
所以(AAS),
所以BE=DF,
因为BC=CD,
所以EC=FC.
【点睛】本题考查了菱形的性质,三角形全等的判定与性质,关键是证.
题型5.添一个条件使四边形是菱形
1.要使为菱形,则需要添加的条件是( )
A. B.
C.对角线,互相平分 D.对角线,互相垂直
【答案】D
【分析】已知是平行四边形,结合菱形的判定定理逐一判断选项,即可得到正确结果.
【详解】解:∵四边形是平行四边形,
是平行四边形的固有性质,因此选项A不能判定它是菱形;
对角线相等的平行四边形是矩形,不是菱形,因此选项B错误;
对角线互相平分是平行四边形的性质,因此选项C不能判定它是菱形;
根据菱形判定定理,对角线互相垂直的平行四边形是菱形,
∴添加条件“对角线,互相垂直”可判定为菱形.
2.如图,的对角线交于点O,只需添加一个条件即可证明是菱形,这个条件可以是_______(写出一个即可).
【答案】(答案不唯一)
【分析】本题考查了菱形的判定,掌握菱形的判定定理是解题的关键.根据菱形的判定定理即可得出结论.
【详解】这个条件可以是,依据是对角线互相垂直的平行四边形是菱形.还可以添加的条件有 或 或 或 ,依据是一组邻边相等的平行四边形是菱形.
故答案为:(答案不唯一).
3.如图,在四边形中,对角线与相交于点,,平分.
(1)给出下列四个条件:①;②;③;④,上述四个条件中,选择一个合适的条件,使四边形是菱形,这个条件可以是______(填写一个序号即可);
(2)根据你所选择的条件,证明四边形是菱形.
【答案】(1)②或④;(2)见解析
【分析】(1)根据题目中的条件即可得到结论;
(2)根据菱形的判定定理即可得到结论;.
【详解】解:(1)②或④;
(2)选②
证明:,
,,∠ AOB=∠AOD=90°
平分
又
是菱形
选④
证明:
平分
又
又
又
四边形是平行四边形
又
是菱形
【点睛】本题考查了菱形的判定,全等三角形的判定和性质,角平分线的定义,平行线的性质,正确的识别图形是解题的关键.
题型6.证明四边形是菱形
1.在校园艺术节中,同学们准备制作4个菱形画框.完成后,他们决定通过测量来验证画框的形状,根据下列测量结果,其中不能判定画框为菱形的测量方式是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】本题考查菱形的判定,根据菱形的判定方法,逐一进行判断即可.
【详解】解:A、根据对角线互相垂直且平分的四边形为菱形,可以判定画框为菱形,不符合题意;
B、根据测量方式结合同旁内角互补,两直线平行,可以得到四边形的两组对边平行,得到四边形为平行四边形,不能判定画框为菱形,符合题意;
C、根据四边相等的四边形为菱形,能判定画框为菱形,不符合题意;
D、根据测量方式结合同旁内角互补,两直线平行,可以得到四边形的两组对边平行,得到四边形为平行四边形,再根据有一组邻边相等的平行四边形为菱形,可以判定画框为菱形,不符合题意;
故选B.
2.菱形的判定:
(1)有一组邻边____________的平行四边形叫做菱形.
几何语言描述:
∵四边形ABCD是平行四边形,AB=____________,
∴四边形ABCD是菱形.
(2)对角线互相____________的平行四边形是菱形
几何语言描述:
∵在平行四边形ABCD中,AC⊥____________,
∴ 平行四边形ABCD是菱形.
(3)四条边都____________的四边形是菱形.
几何语言描述:
∵在四边形ABCD中,AB=BC=CD=____________,
∴ 平行四边形ABCD是菱形.
【答案】 相等 AD 垂直 BD 相等 AD
【解析】略
3.如图,在四边形中,对角线相交于点O,,,平分.
(1)求证:四边形是菱形;
(2),,过点D作,求线段的长度.
【答案】(1)证明:∵,,
∴四边形是平行四边形,,
∵平分,
∴,
∴,
∴,
∴四边形是菱形.
(2)
【分析】(1)先证明四边形是平行四边形,根据平行线的性质,角平分线的定义,等角对等边,得到,即可得证;
(2)勾股定理求出的长,等积法求出的长即可.
【详解】(1)略
(2)解:∵四边形是菱形,,,
∴,
∴,
∵,
∴,即,
∴.
题型7.根据菱形的性质与判定求角度
1.如图,按如下步骤作四边形:①作;②以点为圆心,长为半径画弧,分别交,于点,;③分别以点,为圆心,长为半径画弧,两弧交于点;④连接,,,.若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据作图可得四边形为菱形,即可解答.
【详解】解:根据题意可得,
四边形为菱形,
,
.
2.按如下步骤作四边形:①画;②以点A为圆心,1个单位长度为半径画弧,分别交、于点B、D;③分别以点B和点D为圆心,1个单位长度为半径画弧,两弧交于点C;④连接、、.若,则的度数是______.
【答案】/72度
【分析】根据作图可得四边形是菱形,进而根据菱形的性质,即可求解.
【详解】解:根据作图可得,
∴四边形是菱形,
则,
又∵,
.
3.问题情境:
在数学课外小组活动中,老师要求大家对“菱形的剪拼”问题进行探究.
如图1,将边长为4,度的菱形纸片ABCD沿着对角线BD剪开,得到和.将绕着点D逆时针旋转.
初步探究:
(1)“爱心小组”将绕点D逆时针旋转,当时,的度数为________;
再次探究:
(2)“勤奋小组”将绕点D逆时针旋转至图2,连接AC,,此时四边形是矩形,求的度数;
深入探究:
(3)“创新小组”将绕点D逆时针旋转至图3,此时点B,D,恰好在一条直线上,延长BA,交于点E,试判断四边形ADCE的形状,并说明理由.
【答案】(1)67.5°;(2)135°;(3)菱形,见详解.
【分析】(1)由四边形ABCD是菱形且AB=AD=4,∠A=45°知∠ABD=∠ADB=67.5°,再结合DB′∥AB可得∠BDB′=∠B=67.5°;
(2)由AB=AD=CD=B′C=4,∠BAD=∠DCB′=45°知∠ABD=∠DB′C=67.5°,根据四边形ABB′C是矩形得∠DBB′=∠DB′B=22.5°,由三角形内角和定理可得答案;
(3)由AB=AD=CD=B′C=4,∠BAD=∠DCB′=45°知∠ABD=∠ADB=∠CDB′=∠DB′C=67.5°,根据点B,D,B′恰好在一条直线上及三角形的内角和定理得∠ADC=∠DAB=∠E=45°,据此可证AE∥CD,AD∥CE,继而得四边形ADCE是平行四边形,结合AD=CD=4知四边形ADCE是菱形.
【详解】解:(1)∵四边形ABCD是菱形,且AB=AD=4,∠A=45°,
∴∠ABD=∠ADB==67.5°,
∵DB′∥AB,
∴∠BDB′=∠B=67.5°,
故答案为:67.5°;
(2)∵AB=AD=CD=B′C=4,∠BAD=∠DCB′=45°,
∴∠ABD=∠DB′C=67.5°,
∵四边形ABB′C是矩形,
∴∠DBB′=∠DB′B=22.5°,
∴∠BDB′=180°−∠DBB′−∠DB′B=135°;
(3)∵AB=AD=CD=B′C=4,∠BAD=∠DCB′=45°,
∴∠ABD=∠ADB=∠CDB′=∠DB′C=67.5°,
∵点B,D,B′恰好在一条直线上,
∴∠ADC=∠DAB=∠E=45°,
∴AE∥CD,AD∥CE,
∴四边形ADCE是平行四边形,
又∵AD=CD=4,
∴四边形ADCE是菱形.
【点睛】本题是四边形的综合问题,解题的关键是掌握菱形的判定和性质、三角形的内角和定理、等腰三角形的性质等知识点.
题型8.根据菱形的性质与判定求线段长
1.如图.在平行四边形中,用直尺和圆规作出的平分线,交于点F,若,则长为( )
A.11 B.12 C.14 D.21
【答案】C
【分析】本题考查菱形的判定和性质,勾股定理,连接,证明四边形为菱形,根据菱形的性质结合勾股定理进行求解即可.
【详解】解:连接,设交于点,
∵平行四边形,
∴,
∴,
∵用直尺和圆规作出的平分线,
∴,
∴,
∴,
由作图可知:,
∴,
又∵,
∴四边形为平行四边形,
∵,
∴四边形为菱形,
∴,,
∴,
∴;
故选C.
2.如图,两张等宽的纸条交叉叠放在一起,在重叠部分构成的四边形中,若,则点A到的距离为________.
【答案】
【分析】本题考查菱形的判定和性质,作,设交于点,证明四边形为菱形,利用菱形的性质和勾股定理求出的长,等积法求出的长即可,解题的关键是证明四边形为菱形.
【详解】解:作,设交于点,
由题意,得:,,
∴四边形为平行四边形,
∵,
∴,
∴四边形为菱形,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,即:点A到的距离为;
故答案为:.
3.如图,在中,是的角平分线,的垂直平分线分别交于,,于点E,O,F,连接,.
(1)求证:四边形是菱形;
(2)若,,,求的长
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题考查了菱形的判定和性质,解直角三角形,线段垂直平分线的性质,正确地作出辅助线是解题的关键.
(1)根据垂直平分线的性质则,,由等腰三角形的性质和角平分线的定义得到,推出,同理,即可证得结论;
(2)根据菱形的性质,解直角三角形即可得到结论.
【详解】(1)证明:∵垂直平分线段,
∴,,
∴,
∵平分,
∴,
∴,
∴,
同理可得,,
∴四边形是平行四边形,
∵,
∴四边形是菱形.
(2)解:过D作于H,
∵四边形是菱形,
∴,,
∴,
∴,,
∵,
∴
∴,
∴.
题型9.根据菱形的性质与判定求面积
1.两张全等的矩形纸片ABCD,AECF按如图方式交叉叠放在一起,,.若,,则图中重叠(阴影)部分的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先证四边形AGCH是平行四边形,再证△ABG≌△CEG(AAS),得AG=CG,则四边形AGCH是菱形,设AG=CG=x,则BG=BC−CG=3−x,然后在Rt△ABG中,由勾股定理得出方程,解方程得出CG的长,即可解决问题.
【详解】解:设BC交AE于G,AD交CF于H,如图所示:
∵四边形ABCD、四边形AECF是全等的矩形,
∴AB=CE,∠B=∠E=90°,AD∥BC,AE∥CF,
∴四边形AGCH是平行四边形,
在△ABG和△CEG中,
,
∴△ABG≌△CEG(AAS),
∴AG=CG,
∴四边形AGCH是菱形,
设AG=CG=x,则BG=BC−CG=6−x,
在Rt△ABG中,由勾股定理得:22+(6−x)2=x2,
解得:x=,
∴CG=,
∴菱形AGCH的面积=CG×AB=×2=,
即图中重叠(阴影)部分的面积为,
故选:C.
【点睛】本题考查了菱形的判定与性质、矩形的性质、全等图形的性质、平行四边形的判定与性质、全等三角形的判定与性质、勾股定理等知识;熟练掌握菱形的判定与性质,由勾股定理求出CG的长是解题的关键.
2.如图,菱形中,,,则菱形面积=______.
【答案】.
【分析】将对角线交点标为点O,由菱形的“对角线互相垂直平分”的性质可得 是直角三角形;然后在中利用勾股定理求得BO的长度;最后由菱形的面积公式求得菱形ABCD的面积.
【详解】如下图,将对角线交点标为点O,
∵在菱形ABCD中,∠ABC=60°,,
∴AC⊥BD,,,
∴,,
∴,,
,
∴,
∴菱形ABCD的面积为:.
故答案为:.
【点睛】本题主要考查了菱形的性质,菱形面积计算,直角三角形的性质以及勾股定理求边长等知识点,熟练掌握以上性质定理灵活运用是解题的关键.
3.如图,在四边形中,,平分,.
(1)求证:四边形是菱形;
(2)若,的周长为18,求四边形的面积.
【答案】(1)证明:,,
四边形是平行四边形,
平分,
,
,
,
,
平行四边形是菱形
(2)
【分析】(1)先证明四边形是平行四边形,再利用角平分线定义和平行线的性质,得到,即可得到;
(2)求得,再利用菱形的性质和勾股定理求得,即可解答.
【详解】(1)略
(2)解:在菱形中,,,,
的周长为18,
,
,
,
在菱形中,,
四边形的面积为.
✺巩固测试
一、单选题
1.在菱形中,对角线,,则菱形的面积为( )
A.3 B.6 C.12 D.25
【答案】B
【详解】解:∵菱形的面积等于对角线乘积的一半,,,
∴.
2.如图1,千斤顶利用四边形的不稳定性可以达到“四两拨千斤”的效果,其基本形状是菱形(如图2),当千斤顶工作时,横杆与地面平行.若,则与地面的夹角为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】解:菱形中,,对角线平分,
,
与地面平行,
与地面的夹角为.
3.如图,在菱形中,对角线与相交于点O,,,则的长为( )
A. B.3 C. D.6
【答案】C
【分析】根据菱形的性质可得,,所以,再根据勾股定理可求得,即可得到答案.
【详解】解:四边形是菱形,
,,,
,
,
.
4.如图,,分别以A,B为圆心,5cm为半径画弧,两弧相交于P,Q两点,连接,则四边形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查作图-基本作图,勾股定理,菱形的判定和性质,线段的垂直平分线的性质,解题的关键是掌握相关知识解决问题.如图,连接交于点O.证明四边形是菱形,利用勾股定理求出可得结论.
【详解】解:如图,连接交于点O.
由作图可知,
∴四边形是菱形,
∴,,,
∴,
∴,
∴四边形的面积.
故选:B.
二、填空题
5.已知四边形是平行四边形,对角线,相交于点O,请你添加一个适当的条件,使四边形是菱形,则添加的条件可以是_______.(只需添加一个即可)
【答案】
(答案不唯一)
【详解】解:∵邻边相等的平行四边形为菱形,对角线互相垂直的平行四边形为菱形,
∴可添加的条件为(答案不唯一).
6.如图,两张宽度均为的矩形纸条交叉叠放在一起,交叉形成的锐角为,则重叠部分构成的四边形的周长为________.
【答案】24
【分析】过点A作于点M,于点N,由题意得四边形是平行四边形,根据矩形的宽相等,得到,结合,进而得到,推出,即可得到四边形是菱形,即可求解.
本题考查了菱形的判定和性质,菱形的周长,含30度角直角三角形的性质,得出四边形是菱形是解题的关键.
【详解】解:过点A作于点M,于点N,
则,
∵两张纸条的对边平行,
∴,
∴四边形是平行四边形,
∴,
又∵两张纸条的宽度相等,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴四边形是菱形,
∴,
∴四边形的周长为,
故答案为:24.
7.如图,将两条宽度都为3的纸条重叠在一起,使,则四边形的面积为_________.
【答案】
【分析】先根据两组对边分别平行证明四边形ABCD是平行四边形,再根据两张纸条的宽度相等,利用面积求出AB=BC,然后根据邻边相等的平行四边形是菱形;根据宽度是3与∠ABC=60°求出菱形的边长,然后利用菱形的面积=底×高计算即可.
【详解】解:∵纸条的对边平行,即AB∥CD,AD∥BC,
∴四边形ABCD是平行四边形,
∵两张纸条的宽度都是3,
∴S四边形ABCD=AB×3=BC×3,
∴AB=BC,
∴平行四边形ABCD是菱形,即四边形ABCD是菱形.
如图,过A作AE⊥BC,垂足为E,
∵∠ABC=60°,
∴∠BAE=90°-60°=30°,
∴AB=2BE,
在△ABE中,AB2=BE2+AE2,
即AB2=AB2+32,
解得AB=2,
∴S四边形ABCD=BC•AE=2×3=6.
故答案是:6.
【点睛】本题考查了菱形的判定与性质,根据宽度相等,利用面积法求出边长相等是证明菱形的关键.
三、解答题
8.在菱形中,与相交于点O,E为的中点,且,.
(1)求的度数;
(2)求菱形的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据E为的中点,且,得到,结合菱形性质得到,从而得到是等边三角形,即可得到的度数;
(2)根据是等边三角形结合勾股定理求出直接求解即可得到答案.
【详解】(1)解:∵E为的中点,且,
∴,
∵四边形是菱形,
∴,,
∴是等边三角形,
∴,
∴;
(2)解:∵,E为的中点,
∴,,
∵,
∴,
∴.
【点睛】本题考查菱形的性质,等边三角形的判定与性质,勾股定理,解题的关键是得到是等边三角形.
9.如图,在矩形中,对角线交于点O,过点O作,交于点E,交于点F,连接.
(1)求证:四边形为菱形;
(2)若,求线段的长.
【答案】(1)证明: ∵四边形是矩形,
在 与 中,
,
,
又,
∴四边形为平行四边形,
∴是的垂直平分线,
∴四边形为菱形
(2)
【分析】(1)证明,得到四边形为平行四边形,结合线段中垂线的性质推出,进而证明;
(2)根据计算即可.
【详解】(1)略
(2)解:由(1)知,
即
解得
10.如图,在菱形中,,点,在对角线上,且,连接,,,.
(1)求证:四边形为菱形;
(2)求菱形的面积;
(3)若是菱形的边上的一个动点,则的最小值为________;若是菱形的边上的一个动点,则满足的点的个数为________个.
【答案】(1)证明:如图,连接交于点.
∵四边形是菱形,
,,.
又,
,即,
∴四边形是平行四边形.
又,
∴四边形是菱形.
(2)
(3),8
【分析】(1)连接交于点,根据菱形的性质得到,,,证明四边形是平行四边形,根据即可证明四边形是菱形;
(2)根据菱形的性质得到,,,则,设,根据30度角的性质得到,根据勾股定理求出,根据菱形的面积公式计算即可;
(3)如图,作点关于的对称点,连接,交于点,此时的值最小,连接,根据菱形的性质证明为等边三角形,进而求出,根据勾股定理计算即可;分析AB边,可知,即满足的点的个数为2个,同理其他边满足的点的个数均为2个.
【详解】(1)略
(2)解:∵四边形是菱形,,
,,,
,
∴,
∴.
在中,,,
设,则,
由勾股定理,得,即,
解得(负值已舍去),即.
,
;
(3)解:如图,作点关于的对称点,连接,交于点,此时的值最小,连接.
在菱形中,,
,
.
又,
为等边三角形,
,
,
.
在中,,
即的最小值为.
∵,,
∴,
∵四边形是菱形,
∴,
分析边:,
端点处:,
端点处:,
∴从到的变化为:从减到最小值,再增到,因此会与边产生2个交点,即满足的点的个数为2个,
同理其他边满足的点的个数均为2个,
∴满足的点的个数为.
试卷第1页,共3页
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专题01菱形的性质与判定 暑假预习讲义
(北师大版◆新教材)
✺知识框架
1.基本概念:菱形的定义、与平行四边形的从属关系
2.图形性质:继承平行四边形通用性质 + 菱形专属边角、对角线、对称性质
3.判定定理:定义法、四边相等判定、对角线垂直判定(三类必考判定)
4.计算应用:菱形周长、两种面积计算公式及几何推论
5.实战应用:几何线段与角度计算、菱形证明、解题方法运用
✅本节知识层层递进、体系完整:以菱形定义为基础,明确其属于特殊平行四边形;系统学习菱形的通用性质与专属特殊性质,
掌握周长、面积核心计算公式;熟练掌握三种菱形判定定理及适用场景;最终运用性质与判定,解决线段角度计算、菱形证明等几何基础题型。
✺学习目标:
1.知识理解:理解菱形的定义,明晰菱形与平行四边形的从属关系;熟练掌握菱形的性质定理与判定定理,熟记周长、面积计算公式,理清定理之间的内在联系。
2.技能运用:能规范书写几何推理语言,熟练运用菱形性质进行边长、角度、周长、面积的计算;能根据题干条件灵活选择判定方法,完成菱形的证明题型。
3.思维素养:通过类比平行四边形学习菱形,体会类比、转化的数学思想;能够区分菱形性质与判定的使用场景,培养严谨的几何逻辑推理能力,为后续特殊四边形学习奠基。
✺题型归纳:
题型1.利用菱形的性质求角度
题型2.利用菱形的性质求线段长
题型3.利用菱形的性质求面积
题型4.利用菱形的性质证明
题型5.添一个条件使四边形是菱形
题型6.证明四边形是菱形
题型7.根据菱形的性质与判定求角度
题型8.根据菱形的性质与判定求线段长
题型9.根据菱形的性质与判定求面积
题型10.巩固测试
✺知识◆清单
知识点一、菱形的定义
定义:有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形。
必备条件:① 平行四边形;② 一组邻边相等。
几何语言:∵ 四边形ABCD是平行四边形,AB=AD,∴ 四边形ABCD是菱形。
★核心结论:菱形是特殊平行四边形,继承平行四边形所有性质,同时具备专属特殊性质。
知识点二、菱形的性质
✅菱形属于特殊平行四边形,因此既具备平行四边形的全部通用性质,又拥有自身独有的特殊性质,具体分类如下:
1.通用性质(继承平行四边形)
边:对边平行且相等;
角:对角相等,邻角互补;
对角线:对角线互相平分;
对称性:属于中心对称图形,对称中心为对角线的交点。
2.菱形独有性质
边的性质:菱形的四条边全部相等。
几何语言:∵ 四边形ABCD是菱形,∴ AB=BC=CD=DA。
对角线性质:菱形的对角线互相垂直,且每一条对角线平分一组对角。
几何语言:∵ 四边形ABCD是菱形,对角线AC、BD交于点O,∴ AC⊥BD,AC平分∠BAD、∠BCD,BD平分∠ABC、∠ADC。
3.对称性质:菱形是轴对称图形,有2条对称轴,为两条对角线所在的直线。
4.菱形公式与几何推论
周长公式:C=4a(a为菱形边长);
面积公式:① 通用公式:底×高;② 专属公式:S=AC﹡BD(对角线乘积的一半);
几何推论:菱形对角线将图形分成四个全等的直角三角形,可结合勾股定理求解边长、对角线长度。
知识点三、菱形的判定
判定方法一:定义法(平行四边形基础)
内容:有一组邻边相等的平行四边形是菱形。
几何语言:∵ 四边形ABCD是平行四边形,AB=AD,∴ 四边形ABCD是菱形。 适用条件:已知或已证四边形为平行四边形,只需证明一组邻边相等即可。
判定方法二:边判定(直接判定四边形)
内容:四条边都相等的四边形是菱形。
几何语言:∵ AB=BC=CD=DA,∴ 四边形ABCD是菱形。
适用条件:无需证明对边平行,满足四边相等可直接判定菱形。
判定方法三:对角线判定(平行四边形基础)
内容:对角线互相垂直的平行四边形是菱形。
几何语言:∵ 四边形ABCD是平行四边形,AC⊥BD,∴ 四边形ABCD是菱形。 适用条件:必须以平行四边形为前提,对角线互相垂直的普通四边形不是菱形。
知识点四、菱形性质与判定的核心区别
◆性质与判定是几何解题的核心依据,二者逻辑相反、用途不同,具体区别如下:
1.菱形性质(由形推条件):已知图形是菱形,推出边、角、对角线的位置与数量关系,主要用于边长、角度、面积等计算题。
2.菱形判定(由条件证形):已知边、对角线的数量和位置条件,证明四边形为菱形,主要用于几何证明题。
✺题型◆精讲
题型1.利用菱形的性质求角度
1.如图,已知、是菱形的对角线,,那么是( )
A. B. C. D.
2.在菱形中,对角线相交于点O,点P是上一点,连接,若,,则__________°.
3.如图,是菱形的对角线.
(1)请用直尺和圆规作的垂直平分线,垂足为点,交于点;(不要求写作法,保留作图痕迹)
(2)在(1)的条件下,连接,若,求的度数.
题型2.利用菱形的性质求线段长
1.如图,菱形中,对角线,相交于点,若,,则的长是( )
A.16 B.14 C.8 D.6
2.如图,菱形的对角线,相交于点O,点E是边的中点,若,则的长为_______.
3.如图,菱形花坛的边长为,,沿着菱形花坛的对角线修建了两条小路,,求两条小路,的长度.
题型3.利用菱形的性质求面积
1.中国结寓意团圆、美满,以独特的东方神韵体现中国人民的智慧和深厚的文化底蕴.小陶家有一个菱形中国结装饰,测得,,则该菱形的面积为( )
A. B. C. D.
2.某校举行风筝节活动,小明做了一个菱形风筝,他用两个木条沿着菱形的对角线做支架.经测量两条木条的长为和,则这个风筝的面积是________
3.如图,在中,.
(1)求作菱形(要求:尺规作图,保留作图痕迹,不写作法);
(2)在(1)的条件下,若,,求菱形的面积.
题型4.利用菱形的性质证明
1.下列选项中,菱形一定具有的性质是( )
A.四个内角都相等 B.对角线互相垂直
C.至少有一个内角是 D.对角线相等
2.如图,在菱形中,过点作,交对角线于点,若,则点到的距离是__________.
3.已知:如图,四边形ABCD是菱形,,,E、F分别为垂足,求证:.
题型5.添一个条件使四边形是菱形
1.要使为菱形,则需要添加的条件是( )
A. B.
C.对角线,互相平分 D.对角线,互相垂直
2.如图,的对角线交于点O,只需添加一个条件即可证明是菱形,这个条件可以是_______(写出一个即可).
3.如图,在四边形中,对角线与相交于点,,平分.
(1)给出下列四个条件:①;②;③;④,上述四个条件中,选择一个合适的条件,使四边形是菱形,这个条件可以是______(填写一个序号即可);
(2)根据你所选择的条件,证明四边形是菱形.
题型6.证明四边形是菱形
1.在校园艺术节中,同学们准备制作4个菱形画框.完成后,他们决定通过测量来验证画框的形状,根据下列测量结果,其中不能判定画框为菱形的测量方式是( )
A. B.
C. D.
2.菱形的判定:
(1)有一组邻边____________的平行四边形叫做菱形.
几何语言描述:
∵四边形ABCD是平行四边形,AB=____________,
∴四边形ABCD是菱形.
(2)对角线互相____________的平行四边形是菱形
几何语言描述:
∵在平行四边形ABCD中,AC⊥____________,
∴ 平行四边形ABCD是菱形.
(3)四条边都____________的四边形是菱形.
几何语言描述:
∵在四边形ABCD中,AB=BC=CD=____________,
∴ 平行四边形ABCD是菱形.
3.如图,在四边形中,对角线相交于点O,,,平分.
(1)求证:四边形是菱形;
(2),,过点D作,求线段的长度.
题型7.根据菱形的性质与判定求角度
1.如图,按如下步骤作四边形:①作;②以点为圆心,长为半径画弧,分别交,于点,;③分别以点,为圆心,长为半径画弧,两弧交于点;④连接,,,.若,则( )
A. B. C. D.
2.按如下步骤作四边形:①画;②以点A为圆心,1个单位长度为半径画弧,分别交、于点B、D;③分别以点B和点D为圆心,1个单位长度为半径画弧,两弧交于点C;④连接、、.若,则的度数是______.
3.问题情境:
在数学课外小组活动中,老师要求大家对“菱形的剪拼”问题进行探究.
如图1,将边长为4,度的菱形纸片ABCD沿着对角线BD剪开,得到和.将绕着点D逆时针旋转.
初步探究:
(1)“爱心小组”将绕点D逆时针旋转,当时,的度数为________;
再次探究:
(2)“勤奋小组”将绕点D逆时针旋转至图2,连接AC,,此时四边形是矩形,求的度数;
深入探究:
(3)“创新小组”将绕点D逆时针旋转至图3,此时点B,D,恰好在一条直线上,延长BA,交于点E,试判断四边形ADCE的形状,并说明理由.
题型8.根据菱形的性质与判定求线段长
1.如图.在平行四边形中,用直尺和圆规作出的平分线,交于点F,若,则长为( )
A.11 B.12 C.14 D.21
2.如图,两张等宽的纸条交叉叠放在一起,在重叠部分构成的四边形中,若,则点A到的距离为________.
3.如图,在中,是的角平分线,的垂直平分线分别交于,,于点E,O,F,连接,.
(1)求证:四边形是菱形;
(2)若,,,求的长
题型9.根据菱形的性质与判定求面积
1.两张全等的矩形纸片ABCD,AECF按如图方式交叉叠放在一起,,.若,,则图中重叠(阴影)部分的面积为( )
A. B. C. D.
2.如图,菱形中,,,则菱形面积=______.
3.如图,在四边形中,,平分,.
(1)求证:四边形是菱形;
(2)若,的周长为18,求四边形的面积.
✺巩固测试
一、单选题
1.在菱形中,对角线,,则菱形的面积为( )
A.3 B.6 C.12 D.25
2.如图1,千斤顶利用四边形的不稳定性可以达到“四两拨千斤”的效果,其基本形状是菱形(如图2),当千斤顶工作时,横杆与地面平行.若,则与地面的夹角为( )
A. B. C. D.
3.如图,在菱形中,对角线与相交于点O,,,则的长为( )
A. B.3 C. D.6
4.如图,,分别以A,B为圆心,5cm为半径画弧,两弧相交于P,Q两点,连接,则四边形的面积为( )
A. B. C. D.
二、填空题
5.已知四边形是平行四边形,对角线,相交于点O,请你添加一个适当的条件,使四边形是菱形,则添加的条件可以是_______.(只需添加一个即可)
6.如图,两张宽度均为的矩形纸条交叉叠放在一起,交叉形成的锐角为,则重叠部分构成的四边形的周长为________.
7.如图,将两条宽度都为3的纸条重叠在一起,使,则四边形的面积为_________.
三、解答题
8.在菱形中,与相交于点O,E为的中点,且,.
(1)求的度数;
(2)求菱形的面积.
9.如图,在矩形中,对角线交于点O,过点O作,交于点E,交于点F,连接.
(1)求证:四边形为菱形;
(2)若,求线段的长.
10.如图,在菱形中,,点,在对角线上,且,连接,,,.
(1)求证:四边形为菱形;
(2)求菱形的面积;
(3)若是菱形的边上的一个动点,则的最小值为________;若是菱形的边上的一个动点,则满足的点的个数为________个.
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